(57)【要約】【課題】温度変化によって焦点がぼけない画像読取装置を提供する。【解決手段】ベース部材１０に固定され、主走査方向に受光点が配列された１次元撮像素子８と、１次元撮像素子８に原稿からの光を結像させるための結像レンズ７を有する画像読取装置において、結像レンズ７を保持する保持部材１１を、ベース部材１０に対して、主走査方向と平行で、結像レンズ７の光軸と交差しない回転軸Ｐの周りに回動可能に支持し、ベース部材１０と保持部材１１との間に熱膨張によって保持部材１１をベース部材１０に対して回動させる膨張部材１４介設する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材に固定され、主走査方向に受光点が配列された１次元撮像素子と、
前記１次元撮像素子に原稿からの光を結像させるための結像レンズを保持し、前記ベース部材に対して、前記主走査方向と平行で、前記結像レンズの光軸と交差しない回転軸の周りに回動可能に支持された保持部材と、
前記ベース部材と前記保持部材との間に介設され、熱膨張によって前記保持部材を前記ベース部材に対して回動させる膨張部材とを有すること特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記回転軸は、前記結像レンズの光軸よりも、前記ベース部材側にあることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記結像レンズの熱膨張による焦点距離の増加量は、前記ベース部材の熱膨張による前記結像レンズと前記回路基板との距離の増加量より小さく、
前記回転軸は、前記結像レンズの光軸方向に、前記結像レンズの中心よりも前記１次元撮像素子側にあることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記結像レンズの熱膨張による焦点距離の増加量は、前記ベース部材の熱膨張による前記結像レンズと前記回路基板との距離の増加量より大きく、
前記回転軸は、前記結像レンズの光軸方向に、前記結像レンズの中心よりも前記原稿側にあることを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原稿からの光を結像レンズで１次元撮像素子に結像させる画像読取装置では、結像レンズと１次元撮像素子との距離がずれるとピンぼけが発生するので、共通のベース部材上に結像レンズと１次元撮像素子とを固定している。通常、１次元撮像素子は、回路基板上に搭載され、回路基板をベース部材に対してビス止めすることで、１次元撮像素子がベース部材に固定される。
【０００３】
画像読取装置内の温度が上昇すると、結像レンズやベース部材等の各構成要素が熱膨張する。結像レンズの熱膨張は、結像レンズの焦点距離を変化させ、ベース部材の熱膨張は、一次元撮像素子を結像レンズから遠ざける。つまり、各構成要素の熱膨張は、焦点をずらし、読取画像をピンぼけさせる。
【０００４】
特許文献１には、保持部材を介して撮像素子を保持し、保持部材が熱膨張によって撮像素子を結像レンズ側に移動させるように膨張する発明が記載されている。光軸方向に熱膨張する保持部材を用いると、撮像素子の光軸方向後方に保持部材が延伸することになるので、画像読取装置が大型化するという問題がある。
【０００５】
特許文献２には、結像レンズが光軸方向原稿側にのみ伸縮するように、撮像素子側の端部をベース部材に押圧して保持することで、結像レンズの熱膨張の影響を低減する発明が記載されているが、結像レンズの後端からの焦点位置までの距離の変化率が、ベース部材の熱膨張率と一致する場合にしか熱膨張によるピンぼけを防止できず、設計条件の制約が非常に大きい。
【特許文献１】特開２００７−１４８０４７号公報
【特許文献２】特開２００８−１１２０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記問題点に鑑みて、本発明は、温度変化によって焦点がぼけない画像読取装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明による画像読取装置は、ベース部材に固定され、主走査方向に受光点が配列された１次元撮像素子と、前記１次元撮像素子に原稿からの光を結像させるための結像レンズを保持し、前記ベース部材に対して、前記主走査方向と平行で、前記結像レンズの光軸と交差しない回転軸の周りに回動可能に支持された保持部材と、前記ベース部材と前記保持部材との間に介設され、熱膨張によって前記保持部材を前記ベース部材に対して回動させる膨張部材とを有するものとする。
【０００８】
この構成によれば、熱膨張によって保持部材を揺動させて、結像レンズを光軸方向に移動させることで、熱膨張による１次元撮像素子の受光面と結像レンズによる焦点位置との光軸方向のずれをなくすので、温度変化によって読取画像がピンぼけしない。
【０００９】
また、本発明による画像読取装置において、前記回転軸は、前記結像レンズの光軸よりも、前記ベース部材側にあってもよい。
【００１０】
この構成によれば、板状の保持部材によって結像レンズを保持できるので、構造が簡単である。
【００１１】
また、本発明による画像読取装置において、前記結像レンズの熱膨張による焦点距離の増加量が、前記ベース部材の熱膨張による前記結像レンズと前記回路基板との距離の増加量より小さい場合は、前記回転軸は、前記結像レンズの光軸方向に、前記結像レンズの中心よりも前記１次元撮像素子側にあればよい。
【００１２】
この構成によれば、膨張部材は保持部材の光軸方向原稿側に配置され、熱膨張によって保持部材をベース部材から離間させるように作用する。このため、温度が上昇すると結像レンズが撮像素子側に移動するので、ベース部材の熱膨張による撮像素子の離間に対する結像レンズの焦点距離の増加の不足を、保持部材の回動による結像レンズの移動で補うことができる。これにより、画像読取装置の内部温度が上昇しても、結像レンズによって、１次元撮像素子の受光面上にピンぼけしないように結像させられる。
【００１３】
また、本発明による画像読取装置において、前記結像レンズの熱膨張による焦点距離の増加量が、前記ベース部材の熱膨張による前記結像レンズと前記回路基板との距離の増加量より大きい場合、前記回転軸は、前記結像レンズの光軸方向に、前記結像レンズの中心よりも前記原稿側にあればよい。
【００１４】
この構成によれば、膨張部材は保持部材の光軸方向１次元撮像素子側に配置されるので、熱膨張によって、結像レンズを１次元撮像素子から離間させる方向に移動させる。これにより、画像読取装置の内部温度の上昇による結像レンズの焦点距離の増加を相殺し、ピンぼけのない画像を読み取れる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、結像レンズを保持する保持部材をベース部材に対して回転軸周りに揺動可能に配置し、膨張部材の熱膨張によって、結像レンズを回転軸周りに揺動させることで、結像レンズを光軸方向に移動させ、１次元撮像素子の受光面上に正確に結像させることができるので、ピンぼけなく画像を読み取れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態の画像読取装置１の概略構成を示す。画像読取装置１は、原稿が載置される原稿台ガラス２と、原稿を照明する光源ユニット３と、複数の反射ミラー４，５，６と、原稿からの光を合焦させる結像レンズ７と、結像レンズ７が合焦させる位置において原稿からの光を受光し、結像した画像を電気信号に変換する１次元撮像素子８と、１次元撮像素子８を保持し、１次元撮像素子８の生成した電気信号を処理する電子回路が形成された回路基板９とを有する。
【００１７】
１次元撮像素子８は、主走査方向に受光点が一列に配列され、主走査方向の１ライン毎に原稿からの光を受光し、原稿の画像を電気信号に変換する。よって、結像レンズ７は、副走査方向に光を合焦させるものである。
【００１８】
光源ユニット３と反射ミラー４とは一体に水平移動し、反射ミラー５，６は、一体に保持され、原稿から１次元撮像素子８までの光路長が一定になるように、光源ユニット３および反射ミラー４の移動に合わせて水平移動するようになっている。
【００１９】
図２から４にさらに詳しく示すように、結像レンズ７は、ベース部材１０に回転軸Ｐの周りに揺動可能に支持された保持部材１１上に保持されている。本実施形態では、保持部材１１の１次元撮像素子８側の端部を２本のねじ１２によってスペーサ１３を介してベース部材１０に固定することによって、２本のねじ１２を結ぶ主走査方向に平行な直線を軸として保持部材１１を揺動可能としており、回転軸Ｐは現実の部材ではなく、仮想の軸である。
【００２０】
また、保持部材１１は、光軸方向に原稿側（１次元撮像素子８と反対側）の端部が、熱膨張率の高い膨張部材１４を介して、ベース部材１０に固定されている。膨張部材１４は、熱膨張率の高い材料で形成された、回転軸Ｐと平行に延伸する帯状の部材であり、両端がベース部材１０にねじ１５で固定され、中央がねじ１６で保持部材１１に固定されている。
【００２１】
回路基板９は、ベース部材１０に固定した支持部材１７に対して、ねじ１８で固定されている。つまり、１次元撮像素子８は、回路基板９および支持部材１７を介して、ベース部材１０に固定されている。画像読取装置１では、常温において、結像レンズ７と１次元撮像素子８の光軸が厳密に一致し、結像レンズ７が１次元撮像素子８の受光面に原稿からの光を合焦させるように設計されている。
【００２２】
画像読取装置１の各構成要素は、それぞれ、温度が上昇すると熱膨張し、お互いの位置関係を変化させる。また、結像レンズ７は、熱膨張によって、焦点距離が長くなる。画像読取装置１の内部温度が上昇すると、ベース部材１０は、熱膨張によって、結像レンズ７と１次元撮像素子８との距離を拡大する。本実施形態では、ベース部材１０の熱膨張による１次元撮像素子８の結像レンズ７からの離間が、結像レンズ７の熱膨張による焦点距離の増大に勝り、そのままでは、原稿の画像は１次元撮像素子８の受光面の手前に合焦してしまう。
【００２３】
しかしながら、画像読取装置１では、図５に示すように、画像読取装置１の内部温度の上昇により、ねじ１５で両端が規制された膨張部材１４が熱膨張し、その中央部がベース部材１０から離間するように撓む。これにより、図６に示すように、保持部材１１は、前側（光軸方向原稿側）が膨張部材１４によって持ち上げられ、回転軸Ｐを中心に、最大数１０分程度回動する。この保持部材１１の回動によって、結像レンズ７は、１次元撮像素子８に近づくように、回転軸Ｐを中心に回転移動する。これにより、画像読取装置１では、結像レンズ７による焦点位置が１次元撮像素子８の受光面からずれず、読取画像の焦点がぼけないように調整されている。
【００２４】
図６に、熱膨張を無視した保持部材１１の回転角度と結像レンズ７の焦点位置の光軸方向の移動距離との関係を示す。この焦点の移動距離ΔＦは、保持部材１１の回転角度をθ、回転軸Ｐから光軸までの垂直距離（副走査方向の距離）をＨ（本実施形態では１２ｍｍ）とすると、近似式ΔＦ≒Ｈ・ｔａｎθで表される。よって、回転軸Ｐから光軸までの垂直距離Ｈと、保持部材１１の回転角度をθを決定する膨張部材１４の形状および材質との選択によって、熱膨張による焦点位置の１次元撮像素子８の受光面からのずれを補償できる。
【００２５】
なお、保持部材１１の回動によって、結像レンズ７の光軸が傾斜するので、焦点位置は、副走査方向にも僅かに移動するが、副走査方向の焦点位置のずれによる画像の劣化は非常に軽微である。
【００２６】
また、保持部材１１の揺動によって結像レンズ７の上流側の光軸位置が高くなり、原稿の読取位置が副走査方向に移動するが、これは、画像処理技術によって比較的容易に補正できる。
【００２７】
画像読取装置１は、保持部材１１の揺動によって熱膨張による焦点位置の１次元撮像素子８の受光面からのずれを相殺するので、１次元撮像素子８の裏側に、熱膨張を補償するための構造が必要なく、装置が小型である。
【００２８】
図７に、本発明の第２実施形態の画像読取装置の結像レンズ７および１次元撮像素子８の保持構造を示す。なお、本実施形態において、図示しない構成要素は、第１実施形態と同じであり、図中においても、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付しているため、重複する説明は省略する。
【００２９】
本実施形態では、保持部材１１の光軸方向原稿側の端部が２本のねじ１２によってスペーサ１３を介してベース部材１０に固定され、結像レンズ７よりも原稿側に回転軸Ｐを構成している。そして、保持部材１１の光軸方向１次元撮像素子８側の端部が膨張部材１４を介して、ベース部材１０に固定されている。
【００３０】
本実施形態の膨張部材１４は、熱膨張によって保持部材１１の１次元撮像素子８側の端部を持ち上げる。これにより、保持部材１１の回転方向は、第１実施形態とは反対になり、結像レンズ７の焦点位置は、光軸方向原稿側に移動する。
【００３１】
このため、本実施形態は、結像レンズ７の熱膨張による焦点距離の増加量が、ベース部材１０の熱膨張による結像レンズ７と回路基板９との距離の増加量より大きい場合に適用される。
【００３２】
つまり、本発明では、光軸方向に結像レンズ７の中心よりも１次元撮像素子８側に回転軸Ｐを設け、原稿側に熱膨張によって保持部材１１の一部分を光軸に向かって移動させる膨張部材１４を配置することで、焦点位置を１次元撮像素子８側に移動させることができる。逆に、光軸方向に結像レンズ７の中心よりも原稿側に回転軸Ｐを設け、１次元撮像素子８側に熱膨張によって保持部材１１の一部分を光軸に向かって移動させる膨張部材１４を配置すれば、焦点位置を原稿側に移動させることができる。
【００３３】
なお、以上の実施形態では、板状の保持部材１１をベース部材１０に２本のねじ１２で固定することで、結像レンズ７よりもベース部材側に回転軸Ｐを創成しているが、ベース部材１０および保持部材１１にさらなる支持構造を設けて、保持部材１１の本体よりも結像レンズ７の光軸側、さらに、結像レンズ７の光軸の反対側に回転軸Ｐを創成してもよい。但し、回転軸Ｐから光軸までの垂直距離Ｈがゼロになると、結像レンズ７を光軸方向に移動させられなくなるので、回転軸Ｐは、結像レンズ７の光軸と交差しないねじれ位置にあるようにする必要がある。
【００３４】
また、保持部材１１の揺動角度を大きくする必要がある場合、膨張部材１４の変形量を大きくするために、線膨張係数の異なる２つの材料を貼り合わせた、いわゆるバイメタルを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態の画像読取装置の概略構成図。
【図２】図１の画像読取装置の結像レンズおよび１次元撮像素子の取り付け構造の平面図。
【図３】図１の画像読取装置の結像レンズおよび１次元撮像素子の取り付け構造の常温時の正面図。
【図４】図１の画像読取装置の結像レンズおよび１次元撮像素子の取り付け構造の常温時の側面図。
【図５】図１の画像読取装置の結像レンズおよび１次元撮像素子の取り付け構造の高温時の正面図。
【図６】図１の画像読取装置の結像レンズおよび１次元撮像素子の取り付け構造の高温時の側面図。
【図７】図１の画像読取装置の保持部材の回転角度と、結像レンズによる焦点位置の移動距離との関係を示すグラフ。
【図８】本発明の第２実施形態の画像読取装置の結像レンズおよび１次元撮像素子の取り付け構造の高温時の側面図。
【符号の説明】
【００３６】
１…画像読取装置
７…結像レンズ
８…１次元撮像素子
９…回路基板
１０…ベース部材
１１…保持部材
１２…ねじ
１４…膨張部材
Ｐ…回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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